Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 16
1.1 Системы пероральной доставки лекарственных веществ 16
1.2 Принципы математического моделирования высвобождения лекарственных веществ из систем пероральной доставки 17
1.3 Использование поли(мет)акрилатов - сополимеров торговой марки Eudragit в технологии пероральных систем доставки лекарственных веществ 22
1.4 Интерполимерные комплексы как носители в пероральных системах контролируемой доставки лекарственных веществ 25
1.5 Направленная доставка лекарственных веществ в толстый кишечник 30
1.6 Гастроретентивные системы доставки лекарственных веществ 34
Глава 2. Объекты и методы исследования 40
2.1. Объекты исследования 40
2.1.1. Eudragit L 100 40
2.1.2. EudragitL 100-55 40
2.1.3. Eudragit S 100 41
2.1.4. EudragitЕРО 42
2.1.5. Диклофенак натрия 42
2.1.6. Теофиллин 43
2.1.7. Индометацин 43
2.1.8. Ацикловир 44
2.1.9. Метронидазол 45
2.1.10. Пропранолола гидрохлорид 45
2.1.11. Метформина гидрохлорид 45
2.1.12.Таблетки пролонгированного действия, покрытые оболочкой, 100мг «Вольтарен ретард» 46
2.1.13. Таблетки пролонгированного действия «Теопэк», 200мг 46
2.1.14. Таблетки, покрытые кишечнорастворимой оболочкой, «Ортофен», 25мг..46
2.1.15. Таблетки, покрытые оболочкой, «Индометацин-Биосинтез», 25мг 46
2.2. Методы исследования 47
2.2.1. Вискозиметрия 47
2.2.2. Гравиметрия 48
2.2.3. ИК-спектроскопия 48
2.2.4. Элементный органический анализ 49
2.2.5. Дифференциальная сканирующая калориметрия с моделируемой температурой 49
2.2.6. Рентгеновская фотоэлеткронная спектроскопия 49
2.2.7. Определение остаточных органических растворителей методом газовой хроматографии 50
2.2.8. Исследование кинетики набухания поликомплексных матриц 52
2.2.9. Тест «Растворение» 53
2.2.10. УФ-спектрофотометрия 54
2.2.11. Высокоэффективная жидкостная хроматография 54
2.2.12. Исследование фармакокинетических параметров диклофенака натрия in vivo 56
2.2.13. Определение острой токсичности 56
2.2.14. Тест «Открытое поле» 57
2.2.15. Ситовой анализ 58
2.2.16. Определение сыпучести и угла естественного откоса 58
2.2.17. Определение насыпного объема 58
2.2.18. Статистическая обработка полученных результатов 59
Глава 3. Получение и физико-химическое исследование ИПК EudragifEPO/SlOO, EPO/L100 и EPO/L100-55 в различных органических средах 60
3.1 Гравиметрическое и вискозиметрическое исследование 60
3.1.1. Гравиметрическое и вискозиметрическое исследование бинарной смеси EudragifEPO/SlOO в органических средах 60
3.1.2. Гравиметрическое и вискозиметрическое исследование бинарных смесей Eudragif EPO/L100 и EudragitEPO/L 100-55 в органических средах 67
3.2. Синтез интерполимерных комплексов EudragifEPO/SlOO, EudragifEPO/L100 и Eudragif EPO/L 100-55 в органических средах при различных условиях 77
3.3. Элементный органический анализ ИПК EudragifEPO/SlOO, Eudragif EPO/L 100 и EudragifEPO/L 100-55, полученных в средах при различных условиях 80
3.4. Исследование структурных особенностей ИПК Eudragif ЕРО/S 100, Eudragif EPO/L 100 и Eudragif EPO/L 100-55, полученных в органических средах при различных условиях, методом ИК-спектроскопии 83
3.5. Исследование природы межмакромолекулярных связей в ИПК EudragifEPO/SlOO методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии 90
3.6. Исследование структурных особенностей и доброкачественности ИПК EudragifEPO/SlOO, Eudragif EPO/L 100 и EudragitEPO/L 100-55, полученных в органических средах при различных условиях, методом дифференциальной сканирующей калориметрии с моделируемой температурой 97
3.7. Определение остаточных органических растворителей в синтезированных ИПК 104
Глава 4. Исследование диффузионно-транспортных свойств ИПК EudragifEPO/SlOO, EPO/L100 и EPO/L100-55, полученных в различных органических средах 109
4.1 Исследование набухающей способности матриц на основе ИПК Eudragif EPO/S100, EPO/L 100 и EPO/L 100-55 109
4.2. Исследование высвобождения модельных лекарственных веществ из поликомплексных матриц 122
4.2.1. Исследование высвобождения теофиллина (ТЕО) из поликомплексных матриц на основе химически комплементарных сополимеров Eudragif, полученных в различных средах 123
4.2.2. Исследование высвобождения Диклофенака натрия (ДН) из поликомплексных матриц на основе химически комплементарных сополимеров Eudragif; полученных в различных средах 126
4.2.3. Исследование высвобождения ацикловира (АЦ) из поликомплексных матриц на основе химически комплементарных сополимеров Eudragif, полученных в различных средах 131
4.2.4. Математическое моделирование высвобождения ЛВ из поликомплексных матриц 132
4.2.5. Исследование высвобождения индометацина (ИНД) из поликомплексных матриц на основе Eudragif EPO/S100, полученных в различных средах, в биорелевантных условиях 138
Глава 5. Получение и фармацевтическая оценка гастроретентивной системы доставки на основе ИПК Eudragif ЕРО/ L100 и Eudragit EPO/ S100 147
5.1. Определение набухающей способности ИПК EudragifЕРО/ LI00 и Eudragif ЕРО/ S100 в условиях, имитирующих среду желудка 147
5.2. Исследование набухающей способности ИПК Eudragif ЕРО/ L100 и EudragifEPO/ S100 с флотирующим агентом в условиях, имитирующих нахождение в желудке 151
5.3. Исследование высвобождения модельных лекарственных веществ из гастроретентивных систем на основе ИПК Eudragif ЕРО/ LI 00 и Eudragif ЕРО/ S100 153
5.4. Исследование биофармацевтических свойств гастроретентивной системы доставки метформина с участием ИПК EudragifEPO/ S100 157
Глава 6. Оценка синтезированных интерполимерных комплексов в экспериментах in vivo 161
6.1. Фармакокинетическое исследование интерполимерных комплексов на основе химически комплементарных сополимеров Eudragit 161
6.2. Определение острой токсичности интерполимерных комплексов на основе химически комплементарных сополимеров Eudragit 167
6.3. Оценка исследовательской и двигательной активности животных после введения образцов ИПК на основе химически комплементарных сополимеров Eudragit 170
Глава 7. Определение технологических свойств интерполимерного комплекса EudragirEPO/S 100, полученного в водно-спиртовой среде 172
7.1. Определение фракционного состава порошка ИПК Eudragit EPO/S 100, полученного в водно-спиртовой среде 172
7.2. Определение сыпучести порошка ИПК Eudragit"EPO/S100, полученного в водно-спиртовой среде, в сравнении с индивидуальными сополимерами 173
Общие выводы 179
Список литературы 181
Приложения 205
Благодарности 222
- Интерполимерные комплексы как носители в пероральных системах контролируемой доставки лекарственных веществ
- Исследование структурных особенностей ИПК Eudragif ЕРО/S 100, Eudragif EPO/L 100 и Eudragif EPO/L 100-55, полученных в органических средах при различных условиях, методом ИК-спектроскопии
- Исследование высвобождения индометацина (ИНД) из поликомплексных матриц на основе Eudragif EPO/S100, полученных в различных средах, в биорелевантных условиях
- Определение сыпучести порошка ИПК Eudragit"EPO/S100, полученного в водно-спиртовой среде, в сравнении с индивидуальными сополимерами
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Разработка носителей для систем с контролируемой доставкой активных фармацевтических ингредиентов (АФИ) является одним из актуальных и активно развивающихся направлений современной фармацевтической науки. Использование такого рода вспомогательных веществ приводит к повышению биодоступности, существенному уменьшению побочных эффектов, повышению эффективности фармакотерапии многих заболеваний (Мустафин Р.И. и др., 2011; Печенкин М.А. и др., 2013; Asnaashari S. et al. 2011; Krishnaiah Y.S.L., 2012). Для достижения данной цели ученые предлагают различные системы, в том числе и полимерной природы (Бородина Т.Н. и др., 2007; Conley R. et al, 2006; Perumal D. et al, 2001; Sareen R. et al, 2016; Shabbeer Sh. et al, 2012). Однако для успешного внедрения и применения в фармацевтической технологии такого рода системы должны отвечать требованиям простоты изготовления и возможности применения технологии в промышленных масштабах.
Несомненный интерес с этой точки зрения представляют носители на основе интерполиэлектролитных (ИПЭК) и/или интерполимерных комплексов (ИПК), конструирование которых позволяет получать системы для доставки лекарственных веществ (ЛВ), обладающих зачастую новыми улучшенными свойствами с позиции получения необходимого профиля высвобождения (Кеменова В.А. и др., 1991; Dalmoro A. et al, 2016).
Степень разработанности темы исследования. На отечественном фармацевтическом рынке существует один носитель на основе ИПК - композиционный полимерный носитель (КПН), стабилизированный кооперативной системой водородных межмакромолекулярных связей (Мустафин Р.И, 1991; Кеменова В.А., Пат. 2070034 РФ). На основе данного носителя было разработано несколько лекарственных препаратов (ЛП) в виде матричных таблеток пролонгированного действия ("Теопэк", "Комбипэк"). Однако, в связи с растворимостью КПН в средах со значением рН выше 4,5, он используется лишь для доставки АФИ в верхние отделы ЖКТ. Оригинальное решение предложено в работах Мустафина Р.И. и др., заключающееся в разработке систем доставки ЛВ на основе ИПЭК с участием противоположно заряженных полиэлектролитов фармацевтического назначения различной природы в водных растворах. За счет стабилизации данных поликомплексов системой межмакромолекулярных ионных связей, возможности их применения в качестве носителей в системах доставки ЛВ существенно расширяются, что позволяет конструировать системы с контролируемым высвобождением АФИ. Получение описанных ранее данной научной группой поликомплексов проводилось исключительно в водной среде (Мустафин Р.И., 2011, 2012, Кабанова ТВ., 2010, Moustafine R.I., 2005, 2008, 2013). Использование органических растворителей при получении комплексов
на основе тех же полимеров может существенно изменить их биофармацевтические и технологические свойства, а также улучшить технологический процесс с позиции дальнейшего его применения в фармацевтическом производстве.
Цель и задачи исследования. Цель исследования - разработка технологии получения Интерпол и мерных комплексов на основе химически комплементарных поли(мет)акрилатов в среде различных органических растворителей, а также их физико-химическое, химико-технологическое, биофармацевтическое и фармакологическое исследование как носителей ЛВ в пероральных системах доставки.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
-
Исследовать условия образования (влияние природы растворителя, соотношения исходных сополимеров, природы сополимеров, порядка смешивания) и синтезировать ИПК на основе различных химически комплементарных поли(мет)акрилатов в различных органических растворителях;
-
Изучить физико-химические свойства полученных ИПК (состав, структурные особенности, наличие примесей свободных сополимеров, наличие остаточных органических растворителей);
-
Провести оценку высвобождения /// vitro Л В, принадлежащих к различным классам биофармацевтической классификационной системы (БКС), из полученных ИПК в средах, имитирующих различные отделы ЖКТ;
-
Определить фармакокинетические параметры диклофенака натрия при пероральном введении матричных систем с оптимальными образцами ИПК в экспериментах in vivo (экспериментальная модель - кролики);
-
Оценить безвредность применения полученных ИПК при пероральном введении лабораторным животным (мыши, крысы);
-
Определить технологические свойства оптимальных образов ИПК для прогнозирования применения их в промышленной технологии.
Научная новизна исследования. Впервые проведен научно обоснованный выбор технологических параметров получения носителей ЛВ на основе ИПК с участием химически комплементарных сополимеров Eudragit'*': соотношение исходных компонентов и порядок их смешивания, растворитель, способ промывки образующегося осадка. Изучены механизмы высвобождения ЛВ с различными физико-химическими свойствами (теофиллин, диклофенак натрия, ацикловир, индометацин, пропранолол, метронидазол, метформин) из матриц на основе разработанных систем доставки в средах, имитирующих различные отделы ЖКТ, а также разработаны теоретические подходы к выбору типа ИПК для достижения необходимого профиля высвобождения.
Впервые разработаны подходы к получению гастроретентивных (удерживаемых в желудке) систем доставки, на основе исследуемых ИПК с участием сополимеров EudragitK, показана перспективность их применения для ЛВ, оптимальной зоной всасывания которых является желудок и двенадцатиперстная кишка- пропранолол и метформин.
Теоретическая и практическая значимость работы и внедрение результатов исследования. Практическая значимость диссертационного исследования состоит в разработке вспомогательных веществ на основе интерполимерных комплексов с участием сополимеров фармацевтического назначения марки Eudragit . Получен патент РФ на изобретение № 2467766 "Пероральная система доставки лекарственных веществ в область толстого кишечника" (зарегистрирован 27 ноября 2012 г., приоритет от 10 мая 2011 г.). Разработан проект ФСП «Интерполимерный носитель на основе химически комплементарных поли(мет)акрилатов» ООО «ИнтерЛЕК».
Практическая значимость исследования подтверждена актом наработки экспериментальной партии «Интерполимерного носителя на основе химически комплементарных поли(мет)акрилатов» для доклинического изучения ООО «ИнтерЛЕК» и АО «Татхимфармпрепараты» (акт наработки экспериментальной партии от 28.11.2016).
Полученные в диссертационной работе результаты физико-химической и биофармацевтической оценки интерполимерных комплексов включены в учебный процесс ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Минздрава России (акт внедрения 29.11.2017)
Методология и методы исследования. Методология работы основывается на физико-химических, биофармацевтических и фармакологических исследованиях при разработке интерполимерных комплексов на основе химически комплементарных поли(мет)акрилатов. В диссертационном исследовании использованы современные физико-химические, биофармацевтические, фармакологические, технологические и статистические методы анализа.
Степень достоверноепш и апробация полученных результатов. Результаты являются достоверными, что определяется воспроизводимостью данных, использованием современных физико-химических, фармацевтических и фармакологических методов, адекватных поставленным задачам, большим количеством привлеченных источников информации.
Основные результаты исследования доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые в медицине» (Казань, 2010, 2011, 2012, 2013 гг.), Ежегодном Международном конгрессе Американской ассоциации фармацевтических ученых (Вашингтон, 2011 г.; Чикаго 2012 г.; Орландо, 2015 г.), Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2011 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Здоровье человека в XXI веке (Казань, 2011, 2012, 2013 гг.), X Международном симпозиуме по фармацевтическим наукам (Анкара, 2012 г.), IV съезде фармакологов России «Инновации в
современной фармакологии» (Казань, 2012 г.), Ill Международном семинаре "Predictive Dissolution Testing- News and Views" (Грайфсвальд, 2014 г.). Основные положения, выносимые на защиту:
-
Условия получения, состав и структура ИПК на основе химически комплементарных сополимеров Eudragit*'
-
Механизм и характер профилей высвобождения ЛВ (теофиллин, диклофенак натрия, ацикловир, индометацин) из интерполимерных матриц на основе химически комплементарных сополимеров Eudragit*.
-
Состав гастроретентивной системы доставки, содержащей пропранолол и метформин.
-
Результаты фармакокинетических исследований, исследований острой токсичности и поведенческих характеристик в испытаниях на животных.
-
Основные технологические характеристики ИПК на основе химически комплементарных сополимеров Eudragit*, подтверждающие перспективность применения их в технологии получения таблетированных ЛФ.
Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических паук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО Казанский ГМУ Росздрава (№ гос. регистрации 0120.0805878), а также в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы» (Государственный контракт № 02.740.11.0775), руководитель -проф. Семина ИИ, научный руководитель - доц. Мустафин Р.И.; грантов РФФИ: № 12-04-32180 (руководитель - А.В. Буховец, 2012 -2013 гг.), № 13-04-01377 (руководитель доц. Мустафин Р.И., 2013 -2015 гг.), гранта РНФ № 14-15-01059 (руководитель - доц. Мустафин Р.И., 2014 - 2016 гг.). Диссертационное исследование является частью проекта ФГБОУ ВО Казанский ГМУ Минздрава России, признанного победителем общероссийского научно-практического мероприятия «Эстафета Вузовской науки 2017» (платформа «Фармакология») в рамках Международного медицинского форума «Вузовская наука. Инновации» (руководитель -доц. Мустафин Р.И.).
Личный вклад автора в проведенное исследование и получение научных результатов. Основная часть исследований (90 %) выполнена лично автором диссертационной работы. Во всех исследованиях, проведенных с соавторами, автору принадлежит постановка задачи, непосредственное участие в эксперименте, интерпретация полученных результатов. Часть экспериментальных исследований выполнена автором в ходе научной стажировки в Университете Бата (Великобритания).
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 14.04.01 - технология получения лекарств, а
именно: пункту 3 - Разработка технологий получения субстанции и готовых лекарственных форм и пункту 6 - Исследование биофармацевтических аспектов в технологии получения лекарственных средств, их дизайн и изучение факторов, влияющих на биодоступность.
Публикации материалов исследования. По теме диссертации опубликовано 24 печатных работы, из них 11- в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, из которых 2 - в зарубежных журналах. 1 Патент РФ
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав и выводов, изложенных на 222 страницах машинописного текста, содержит 50 таблиц, 80 рисунков. Список литературы включает 185 источников, в том числе 111 на иностранных языках.
Интерполимерные комплексы как носители в пероральных системах контролируемой доставки лекарственных веществ
Интерполимерные комплексы (ИПК) являются продуктами взаимодействия химически комплементарных полианионов и поликатионов, или доноров и акцепторов протонов [24, 25]. Такое взаимодействие между полимерами имеет кооперативную природу - возникновение связи между звеньями комплементарных цепей значительно облегчает образование последующих интерполимерных контактов. Это обеспечивает высокую стабильность ИПК даже при условии, что свободная энергия образования единой связи невелика [30].
Физико-химические, механические и другие свойства ИПК существенно отличаются от свойств составляющих их компонентов. Эти полимерные соединения существуют как в разбавленных растворах, так и в блоке и могут быть получены либо смешением растворов макромолекулярных реагентов, либо в результате матричных полиреакций [24].
По типу межмолекулярного взаимодействия ИПК классифицируют [32]:
комплексы, стабилизированные ванн-дер-ваальсовыми взаимодействиями;
комплексы, стабилизированные водородными связями между макромолекулами;
координационные комплексы;
ковалентные комплексы:
полиэлектролитные комплексы, стабилизированные межмолекулярными ионными связями;
комплексы стерического соответствия (по типу «ключ-замок»);
комбинированные типы комплексов, стабильность которых обусловлена кооперативным взаимодействием с участием разных типов связывания [26].
С позиции данного диссертационного исследования наиболее интересными являются ИПК, полученные в орагнических растворителях и с участием поли(мет)акрилатов, в том числе и сополимеров Eudragtt
Первое исследование, посвящённое совместимости различных комбинаций сополимеров Eudragitв в различных органических растворителях, было проведено группой итальянских учёных под руководством Cilurzo [89]. Смешивая химически комплиментарные типы EudragitR в трёх соотношениях 7:3, 1:1 и 3:7 (по массе), с использованием, различающихся по полярности, растворителях (метанол, этанол, изопропанол, ацетон, этилацетат, метиленхлорид, тетрагидрофуран), авторы заметили, что во всех случаях образуются видимые агрегаты, названные ими, первично ассоциированными комплексами, которые оказались настолько стабильны, что не диссоциировали даже при многократном разбавлении.
Menjoge и Kulkarni провели исследование по взаимодействию комплиментарных типов L100 и S100 с ЕРО в системе растворителей метанол-хлороформ [131]. При оценке структурных различий полимер-полимерных систем методом ИК-спектроскопии выявлено, что образующиеся ИПК вполне могут быть стабилизированы водородными связями. Действительно, карбонильные группы мономерных звеньев ЕРО (ММА, ДМАЭМА и БМА), а также атом азота в ДМАЭМА группах обладают выраженными протон акцепторными свойствами [124].
Исследование взаимодействия химически комплементарных сополимеров Eudragit,!!6buiо проведено D. Gallardo et al. [105-107]. Для получения частиц наименьшего размера получали органические растворы сополимеров, которые смешивали в различных соотношениях при соблюдении определенных условий. Как доказали авторы, прирост в массе осадка зависит от порядка добавления растворов сополимеров друг к другу, что объясняется более высокой реакционной способностью EudragitREPО, обусловленной его структурой. Более длинные боковые цепи данного сополимера обеспечивают большую подвижность и гибкость для взаимодействия с анионным сополимером. Также зависит от соотношения компонентов в реакционной смеси процентного содержания карбоксильных групп в молекуле сополимера-аниона. Авторы утверждают о стабилизации образующихся поликомплексов ионными связями, ссылаясь на результаты ИК-спектроскопии, что на наш взгляд не совсем корректно.
Таким образом, использование органических растворителей позволяет получить поликомплексы, стабилизированные водородными, и возможно, ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями [25], а не электростатическими, как в случае классического проведения ИПЭР в водно-солевых средах [144].
Многие научные группы в настоящее время используют принцип образования ИПК при создании микро- и нано- сфер, гранул и капсул. Такие межмакромолекулярные структуры придают носителям ЛВ дополнительные свойства [85, 92, 94, 102, 109, 123, 165, 172,179, 181].
В работе [172] была разработана технология получения микросфер с ИПК инновационным способом упаривания растворителя из эмульсии, для получения ИПК в данных системах использовали пару полимеров - хитозан и ацетат фталат целлюлозы, данные микросферы авторы предлагают для решения довольно сложной задачи в области доставки Л В, а именно: для пероральной доставки антинеопластического агента - 5-фторурацила. В работе удалось достичь замедленного высвобождения 5-ФУ, в течение 12 часов высвободилось порядка 70-80% ЛВ, что характеризует систему с контролируемым высвобождением. Полученные частицы характеризуются сферической формой с мягкой поверхностью и микроразмерностью (2,7 - 5,5 мкм), что подтверждается данными оптической и сканирующей электронной микроскопии.
Создание микроразмерных систем доставки ЛВ в толстый отдел кишечника, следует сказать, является одним из активно исследуемых направлений, так в работе [165] авторы приводят исследования микрокапсул, полученных путем сшивания смеси альгинат натрия/хитозан при помощи раствора кальция хлорида, полученные микрокапсулы загружались также, как и в предыдущей работе, 5-фторурацилом, в работе показаны довольно перспективные результаты высвобождения ЛВ, однако, к сожалению, авторы не рассматривают никакого взаимодействия между исследуемыми полимерами, а также ЛВ и полимерами, что как раз и является одной из основных сил, обеспечивающих полученный эффект.
Dalmoro и др. предложена методика [94] получения микрочастиц для доставки Л В также в толстый отдел кишечника, в качестве ЛВ использовали индометацин. Согласно данной методике необходимый эффект достигается с применением двух стадий комплексообразования между противоположно заряженными полиэлектролитами: первая стадия необходима для достижения наиболее высокой эффективности инкапсуляции ЛВ, вторая - для обеспечения необходимого профиля высвобождения ЛВ, а именно: для защиты ЛВ в агрессивной среде желудка. Принцип данной технологии заключался в том, что раствор анионного биополимера альгината натрия, содержащий индометацин, распыляли на специально собранной установке в раствор противоположно заряженного полимера Eudragit E 100 (1 стадия комплексообразования), а далее также наносили слой еще одного анионного желудочно резистентного полимера Eudragit(KL30D-55 (2 стадия комплексообразования). Таким образом, были получены микроразмерные структуры, содержащие ядро анионного полимера и ЛВ и покрытые противоположно заряженными полимерами. Микрокапсулы, полученные данным методом, характеризовались высокими значениями степени загрузки ЛВ и эффективности инкапсуляции и обладали характерным «кишечным» профилем высвобождения индометацина.
Использование линейных полиэлектиролитов для получения поликомплексных носителей ЛВ создает возможности конструирования не только микроразмерных носителей, но также известен целый ряд работ по разработке технологий получения наночастиц на основе химически комплементарных полимеров. Так в работе [150] была исследована возможность применения наночастиц на основе интерполиэлектролитных комплексов, состоящих из двух противоположно заряженных полиметакрилатов (Eudragit-L100 и Eudragir EPO) с модельными лекарственными веществами - атенолол, пропранолол и метоклопрамид, как носителей с контролируемой доставкой. Самообразующиесянаночастицы на основе ЛВ-ИПЭК были получены смешением водных дисперсий обоих полимеров при комнатной температуре с применением ультразвуковой бани. Дисперсия ЕЕ100-ЛВ50, нейтрализованная избытком ЕЕ, характеризовалась увеличением мутности, размером частиц в диапазоне 150-400 нм и высокими значениями отрицательного потенциала.Исследование высвобождения ЛВ с использованием ячейки Франца показало, что система ЛВ-ИПЭК ведет себя как резервуар, медленно высвобождающий ЛВ.
Исследование структурных особенностей ИПК Eudragif ЕРО/S 100, Eudragif EPO/L 100 и Eudragif EPO/L 100-55, полученных в органических средах при различных условиях, методом ИК-спектроскопии
Следующей задачей, которая стоит перед исследователем после получения нового продукта, является оценка структурных особенностей полученных соединений. Для этогобыл использован метод ИК-спектроскопии, позволяющий определить наличие функциональных групп в составе ИПК [37, 39, 40]. Анализ поликомплексов, полученных при различном составе реакционной среды и придвух порядках смешивания, проводили в сравнении с индивидуальными сополимерами.
На рисунке 24 представлены ИК-спектры индивидуальных сополимеров. Спектры EudragifL 100-55, L100 и S100 характеризуются наличием характеристических полос при 1705 см колебания карбоксильных групп), при 1730, 1170 и 1270 см- (этерифицированные карбоксильные группы). ИК -спектр ЕРО хаарктеризуется полосами при 1190, 1240 и 1270 см-1(эфирные группы). Полосы при 2770 и 2820 см 1 соответсвуют характеристическим колебаниям неионизированных диметиламиногрупп. Полученные результаты согласуются с данными литературы [167]. Исходя из наличия в структуре макромолекул Eudragit реакционноспособных групп, можно предположить образование между данными сополимерами в среде выбранных нами растворителей поликомплексного продукта, стабилизированного, очевидно, кооперативной системой водородных связей. ИК-спектры ИТТК Eudragit EPO/S100, синтезированных в различных системах растворителей представлены на рисунках 25 и 26. Данные ИК-спектры помимо полос при 1730 см 1, 2770 см"1 и 2820 см 1, имеют также новую полосу при 3270 см 1, которая указывает на образование водородных связей между сополимерами Eudragit ЕРО и S100. При этом интенсивность характеристических полос, соответствующих валентным колебаниям диметиламиногрупп в макромолекуле ЕРО, значительно меньше, а в некоторых образцах и вовсе исчезает, что подтверждаетучаетие данных групп в межмакромолекулярном взаимодействии. На ИК-спектрах некоторых образцов (EPO/S100, полученных в среде изопропанол:ацетон при соотношении реакционной смеси 1:3 при промывке и водой, и смесью растворителей - рис. 26 в, г), появляется полоса на 1560 см 1, обусловленная, как известно, колебаниями карбоксилатных(ионизированных карбоксильных) групп S100, участвующих в образовании ионных связей. Наличием данной полосы также характеризуются ИК-спектры ИПЭК, полученных в водно-солевых растворах и стабилизированных кооперативной системой межмакромолекулярных ионных связей [36, 37, 39, 40, 42, 46]. При этом образцы, полученные в смеси органических растворителей изопропанол: ацетон 60:40, в случае их промывки, как смесью растворителей, так и деионизированнойводой, характеризуются наличием полосы при 1560 см 1 одинаковой интенсивности. В то же время, в случае образцов, полученных в этиловом спирте, при ихпромывке водой, интенсивность данной полосы увеличивается. ИК-спектры для ИПК с участием других полианионов имеют аналогичные характеристики и представлены в приложении.
Таким образом, исходя из данных РЖ-спектроскопии для всех образцов поликомплексов,можно однозначно предположить, что полученные продукты являются продуктами взаимодействия двух химически комплементарных сополимеров. Что касается природы связей, то, по всей видимости, синтезируемые ИПК стабилизированы кооперативной системой связей, сочетающей как водородные, таки ионные типы межмакромолекулярного взаимодействия.
Исследование высвобождения индометацина (ИНД) из поликомплексных матриц на основе Eudragif EPO/S100, полученных в различных средах, в биорелевантных условиях
Индометацин (рКа=4.5), как классический представитель НПВС, является подходящим модельным ЛВ для систем доставки в область толстого кишечника, так как доказано, что применение НПВС является одним из способов профилактики колоректального рака, а также может успешно использоваться при лечении воспалительных заболеваний толстого кишечника [93, 94].
Так как одной из целей данного диссертационного исследования является оценка возможности использования ИПК на основе химически комплементарных сополимеров Eudragit1 в качестве носителей для доставки лекарственных веществ в толстый кишечник, нами было выбрано модельное ЛВ - индометацин для матричных систем на основе ИПК Eudragit EPO/S100. Было исследовано высвобождение индометацина из поликомплексных матриц различными методами растворения согласно USP и ГФ 13 с использованием как буферных сред растворения, так и биорелевантных сред [38, 66, 100, 101, 112].
Высвобождение индометацина проводилось в буферных средах (таблица 32) - 0,1 н НС1 (pH 1,2) и фосфатные буферные растворы (pH 5,8, 6,8 и 7,4), моделирующие различные отделы ЖКТ, а также в биорелевантных средах (таблица 33), моделирующих «голодное» состояние ЖКТ. Исследование в биорелевантных системах сред растворения проводились двумя методами Метод 3 USP (поршневой цилиндр) со скоростью 5 dpm и Метод 4 (проточная ячейка) со скоростями потока 16 мл/мин (буферные растворы) и 4 и 8 мл/мин (биорелевантные среды).
Исходя из полученных результатов, высвобождение индометацина из матриц на основе ИПК, можно охарактеризовать понятием «кишечный тип» -, высвобождение ЛВ происходит только в средах со значением pH 6.8 и 7.4 (в случае буферных систем), моделирующих нижние отделы ЖКТ, а в случае биорелевантных сред - в средах FaSSTF-V2 и FaSSCoF [86]. Таким образом достигается эффект предотвращения выхода вещества в верхнем отделе ЖКТ. На рисунке 61 приведен профиль высвобождения индометацина из лекарственного препарата «Индометацин-Биосинтез», таблетки, покрытые оболочкой, в виду растворимости АФИ весь индометацин высвободился в среде с pH 6,8. Поликомплексные системы выгодно отличаются от зарегистрированного лекарственного препарата с позиции доставки АФИ в толстый кишечник (рисунок 61). Как известно, системы направленной доставки в толстый отдел кишечника должны обеспечивать высвобождение ЛВ при рН 7 (pH-dependent, фармацевтическая составляющая), время задержки в высвобождении должно быть больше 3±1 час, что соответствует времени прохождения системы через тонкий кишечник (time-dependent, хроно-фармакологическая составляющая) [103, 134].
Интересным является тот факт, что кривые высвобождения ИНД из ИПК состава ЕРО:S100 1:2 находятся выше кривых составов 1:1,5 и 1:3, такое поведение комплексных систем объясняется разными условиями получения данных ИПК: синтез комплекса состава 1:2 отличается порядком смешивания растворов сополимеров (добавление раствора полианиона к раствору ЕРО, а не наоборот как в случае получения ИПК составов 1:1,5 и 1:3). В результате ИПК EPO/S100 1:2 характеризуется большим процентным содержанием связанных диметиламиногрупп ЕРО (согласно данным РФЭС), и, соответственно, меньшим количеством «дефектных» областей (более гидрофобная структура), что приводит к большей эродируемости матрицы данного ИПК с ИНД в средах, имитирующих ЖКТ, и увеличению количества высвободившегося ЛВ в единицу времени.
При проведении оценки высвобождения индометацина методом «качающийся цилиндр» удалось получить более высокие значения высвобождения ЛВ, что можно объяснить гидродинамическими условиями данного метода[61]. Исходя из чего нами было выдвинуто предположение, что матрицы, содержащие ИГЖ Eudragit EPO/S100с индометацином, относятся к так называемому эродирующему, ненабухающему типу. Для подтверждения данного предположения было проведено математическое моделирование высвобождения индометацина из исследуемых поликомплексов методом «качающийся цилиндр» с использованием уравнения Korsmeyer-Peppas (таблица 34). Как видно из приведенных результатов математического моделирования, высвобождение индометацина происходит в соответствии с SuperCase-II транспортным механизмом, характерным для ненабухающих эродирующих систем, таким образом высвобождение происходит за счет поверхностной эрозии матрицы, что подтверждает наше предположение и объясняет тот факт, что, как в буферных, так и в биорелевантных средах, скорость высвобождения ЛВ при проведении теста растворения методом «качающийся цилиндр» выше, чем при проведении теста методом «проточная ячейка». Полученные данные соответствуют выводам, приведенным в предыдущей главе, индометацин является, как и диклофенак натрия, ЛВ 2 класса БКС, характеризующимся низкой растворимостью, а, как было доказано ранее, высвобождение таких ЛВ из исследуемых систем происходит за счет эрозии таблетированной матрицы и замедляется при увеличении набухаемости поликомплексной системы.
Таким образом, матричные системы на основе ИПК Eudragit EPO/S100 с индометацином, относятся к эродирующим матрицам, обеспечивающим высвобождение индометацина по так называемому «кишечному» типу, что позволяет рекомендовать данные системы для создания лекарственных форм с контролируемым высвобождением индометацина в толстом кишечнике.
Определение сыпучести порошка ИПК Eudragit"EPO/S100, полученного в водно-спиртовой среде, в сравнении с индивидуальными сополимерами
Для рационального использования компонентов полимерной природы в технологическом процессе получения пероральных ЛФ необходимо оценить технологические свойства исследуемых вспомогательных веществ, в основе данных свойств лежит способность порошков течь (сыпаться) с определенной скоростью под воздействием силы тяжести [19]. Сыпучесть - важный технологический показатель, характеризующий способность порошкообразного материала образовывать непрерывный устойчивый поток при высыпании из емкости под действием силы тяжести. Сыпучесть главное свойство порошкообразного материала, обеспечивающее равномерное заполнение матричного канала и ритмичность работы таблеточного пресса. Материал, имеющий плохую сыпучесть, зависает в воронке, прилипает к стенкам, что нарушает ритм его поступления в матрицу. В результате плотность и масса таблетки будут колебаться, следствием чего может стать неоднородность дозирования средней массы. Сыпучесть зависит от множества факторов и характеристик порошка: гранулометрического состава и насыпной плотности, трения между частицами и стенками оборудования, формы, характера поверхности, их плотности и влажности. Таким образом, сыпучесть - комплексная характеристика, имеющая крайне важное технологическое значение [67]. Степень сыпучести порошков характеризуют следующими критериями: сыпучесть (скорость протекания порошка через отверстие); угол естественного откоса и насыпной объем. На практике степень сыпучести определяется одним, реже двумя, критериями. В данной работе степень сыпучести ИПК Eudragitg,JEPO/S100, полученного в водно-спиртовой среде, в сравнении с индивидуальными сополимерамиопределяли по всем трем критериям, рекомендованным Государственной фармакопеей РФ 13 издания (ОФС 1.4.2.0016.15) [19].
В таблице 45 приведены значения сыпучести для ИПК и индивидуальных сополимеров, полученные с использованием воронок без выходного "ствола" с диаметрами выходных отверстий 10, 15 и 25 мм.
В таблице 46 приведены значения угла естественного откоса для ИПК и индивидуальных сополимеров.
Согласно классификации, приведенной в ГФ 13, в зависимости от значения угла естественного откоса, степень сыпучести порошка ИПК, также как и порошков индивидуальных сополимеров, можно охарактеризовать как "удовлетворительная".
Как известно, для производственных целей чаще подходят углы естественного откоса в диапазоне 40 - 50 градусов [18].
Насыпной объем или объемная плотность легко и точно определяется и может быть удобным показателем свойств порошков, поскольку является интегральной характеристикой, зависящей от дисперсности порошков, их удельной поверхности, формы части и распределению их по размерам [22]. Как и другие характеристики сыпучих масс, насыпная плотность - комплексный показатель, который зависит от многих других: гранулометрического состава, влажности, плотности укладки в слое. Важно, что это непостоянная величина, и она может меняться под влиянием вибрации, а также при хранении. Поэтому различают минимальную насыпную плотность свободно насыпанного порошка и максимальную - насыпную плотность после уплотнения - для порошка, свободно насыпанного, но подвергшегося уплотнению путем встряхивания. По значению насыпной плотности можно прогнозировать объем матричного канала и характер применяемых вспомогательных веществ [67].
Полученные параметры насыпного объема, насыпной плотности и коэффициента прессуемости для ИПК в сравнении с индивидуальными сополимерами приведены в Таблице 47.
Как видно из приведенных результатов, порошок ИПК характеризуется наименьшей насыпной плотностью и способностью к уплотнению по сравнению с индивидуальными сополимерами. При этом подтверждается известная зависимость [22, 23]: с увеличением насыпной плотности текучесть порошков увеличивается, что говорит об уменьшении сил трения между частицами порошка. Значения насыпной плотности также заложены в основу расчета индекса Хауснера и индекса Карра, по величинам которых можно оценить сыпучесть и сжимаемость [67]. USP рекомендует критерии оценки индексов Хауснера и Карра, приведенные в Таблице 48 [ 173].
Таким образом, порошок ИПК можно охарактеризовать как обладающий «удовлетворительной» сыпучестью и «хорошей» сжимаемостью, что является перспективным для технологии таблетированных ЛФ и превосходит данные характеристики индивидуальных сополимеров.
Исходя из проведенных исследований разработаны критерии и нормы качества интерполимерного носителя EudragitEЮ/S100 (таблица 50).